水分和氮素是荒漠生态系统植物生长的主要限制因子,了解降水变化和氮沉降加剧如何影响典型荒漠植物根系形态特征以及生理指标,有助于揭示全球气候变化背景下典型荒漠植物响应和适应机制,为有效进行荒漠植被恢复建设及管理提供理论依据。本研究以红砂（Reaumuria soongorica）为研究对象,设置不同降水梯度（降水量减少30%（W_-）、自然降水量（W）、降水量增加30%（W₊））和氮添加水平(N₀(0g·m^-2·a^-1)、N₁(4.6g·m^-2·a^-1)、N₂(9.2g·m^-2·a^-1)和N₃(13.8g·m^-2·a^-1))。测定了不同降水量和氮添加量下红砂生物量、生理指标和根系形态特征,并对其差异做相应比较,揭示了红砂对降水变化和氮添加的响应机制,对理解全球气候变化背景下荒漠植物形态和生理适应机制具有重要意义。主要研究结果如下:（1）红砂幼苗株高受降水变化、氮添加以及二者的交互作用影响均极显著（P<0.01）;而降水量、氮添加量以及二者的交互作用对红砂基径均无显著影响（P>0.05）。在自然降水条件（W）下,红砂幼苗株高相对增长量随着氮添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势,且在低氮（N₁）处理下达到最大值,说明在水分条件较好时适量地添加氮肥能够促进红砂株高生长。在自然降水和降水量减少30%（W、W_-）条件下,红砂叶生物量及其占比随着氮添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势,且在中氮（N₂）水平达到最大值,说明在水分条件较差的环境下,荒漠植物红砂通过吸收养分来增加叶片积累量。地上总生物量的最大值出现在高水中氮（W₊N₂）处理下,表明在水分条件良好的情况下,适当的氮添加量能够促进地上生物量的积累。根生物量占比受降水变化和氮添加的影响均极显著（P<0.01）。在降水量减少30%（W_-）处理下,根生物量随着氮添加量的增加呈先增大后减小的趋势,且在中氮（N₂）水平达到最大值。可见,红砂幼苗在降水量少的环境下,通过根系吸收养分生长来促进生物量积累。（2）叶根重比受降水变化的影响显著（P<0.05）,根冠比受降水变化和氮添加的影响均极显著（P<0.01）。在同一降水条件下,红砂叶根重比、叶重比、源汇重比随着氮添加量的增加具有先增大后减小的趋势,而根冠比则呈相反趋势。其中,叶根重比在高水低氮（W₊N₁）水平达到最大值,叶重比和源汇重比在高水中氮（W₊N₂）处理下达到最大,说明水分条件良好时,适量地添加氮肥能够促进红砂叶的生长,从而导致叶根重比和源汇重比增大。在同一氮处理下,随着降水量的逐渐增加,红砂的叶根重比、叶重比、源汇重比均呈现出增大的趋势,降水量增加30%（W₊）处理下的值均达到最大,根冠比则呈相反规律。（3）降水对红砂幼苗总根长、总表面积、比根长和比表面积均有极显著影响（P<0.01）;降水变化和氮添加交互作用对红砂根系形态指标无显著影响（P>0.05）。同一氮水平下,随降水量的增加红砂总根长、总表面积、比根长、比表面积均呈现增大的趋势,且在降水量增加30%处理下（W₊）各相关指标达到最大值;在降水量减少30%（W_-）和降水量不变（W）的条件下,红砂根系各形态指标随着氮添加量的增加呈现出先增大后减小的趋势,而在降水量增加30%（W₊）条件下,各指标随着氮含量的增加呈先减小后增大的趋势,且各个指标均在高水高氮（W₊N₃）水平时最大。可见,红砂根系生长主要受降水的影响,且红砂根系生长存在明显的水氮耦合效应,在高水高氮条件下,红砂根系生长促进效应最明显。（4）降水变化和氮添加对红砂各个生理指标有不同程度的影响。脯氨酸含量和可溶性蛋白受氮添加的影响极显著（P<0.01）;叶绿素和超氧化物歧化酶受氮添加的影响极显著（P<0.001）;可溶性糖受氮添加的影响显著（P<0.05）。在自然降水（W）条件下,红砂体内的SOD活性随氮添加量的增加呈现增大趋势,表明氮素能够有效提高红砂SOD活性。POD活性在低水无氮（W_-N₀）条件下达到最大。在自然降水（W）和降水量增加30%（W₊）条件下,红砂可溶性糖含量随着氮添加量的增加呈现增大趋势,其值在高氮（N₃）处理达到最大,说明增加施氮量能够促进红砂体内可溶性糖的合成。自然降水（W）条件下,红砂可溶性蛋白含量随着氮添加量的增加呈先增大后减小的趋势,且在中氮（N₂）水平达到最大值,说明适量的增加施肥量能够促进红砂体内可溶性蛋白的合成。